光纖光柵制作與發(fā)展

1、光纖光柵的制作與發(fā)展光纖材料的光敏性光纖光柵的光敏性是指物質(zhì)的物理或者化學(xué)性質(zhì)在外部光的作用下發(fā)生 暫時或永久性改變的材料屬性。 對光纖材料的光敏性而言， 則是指折射率、 吸 收譜、內(nèi)部應(yīng)力、密度和非線性極化率等多方面的特性發(fā)生永久性改變。石英材料的分子結(jié)構(gòu)通常為四面體結(jié)構(gòu)， 每個硅原子通過形成共價鍵與四 個氧原子相連。雖然Ge原子與Si原子同為四價元素，可以代替 Si原子在石 英玻璃四面體結(jié)構(gòu)中的位置，但是Ge的摻入仍將對石英玻璃的分子結(jié)構(gòu)產(chǎn)生 干擾并不可避免的形成缺陷中心。 由于純石英玻璃的吸收帶位于160nm處，對 波長在190nm以上一直到紅外區(qū)的光具有大于 90%的透過率。這些波長的

2、光不 會對石英材料的性質(zhì)產(chǎn)生任何形式的影響，因此，光纖的光敏性與摻雜有關(guān)。一般認(rèn)為摻鍺石英光纖材料的光敏現(xiàn)象源于缺陷中心。 起初，曾認(rèn)為光敏 性僅能從摻錯光纖中出現(xiàn)，光柵不能從純硅纖芯生長，OH基對光纖的光敏性不是必要的。但是后來實(shí)驗(yàn)表明，光敏性存在于眾多種類的光纖。比如，基于 硅基光纖的摻銪光纖， 摻鈰光纖， 摻餌鍺光纖， 以及摻氟浩鹽光纖的摻鍶餌光 纖等。然而從實(shí)用的觀點(diǎn)來看， 最引人注意的光敏光纖就是廣泛應(yīng)用于通信產(chǎn)業(yè) 和光傳感領(lǐng)域的纖芯摻鍺光纖。在光纖材料中摻鍺以后將產(chǎn)生位于180nm，195nm 213nm 240nm 281 nm，325nm 517nm等多個附加的吸收帶，其中 2

3、40nm 和195nm為強(qiáng)吸收帶。240nm吸收帶的寬度約為30nm 325nm吸收帶的強(qiáng)度僅 為240nm吸收帶的1/1000。通常，對光纖材料光敏性研究主要集中在240nm和193 nm的紫外光波段上。光纖材料的增敏技術(shù)自光敏性的發(fā)現(xiàn)和第一次證實(shí)鍺硅光纖中的光柵以來， 增加光纖中的光敏 性就成為了一個重要的考慮因素。標(biāo)準(zhǔn)單模通訊光纖中摻有3%的鍺，典型的光致折射率變化為3X 10-5。由于光纖材料的光敏性與光纖的摻雜濃度基本上 成正比關(guān)系，因此提高光纖材料感光性最直接的方法就是提高光纖芯區(qū)的鍺摻 雜濃度。一般地，增加摻錯濃度可導(dǎo)致 5X 10-4的光致折射率變化。但是用這 種方法提高光纖材

4、料的光敏性有一個很大的不利因素， 即增加光纖芯區(qū)含鍺量 將增大光纖芯區(qū)和包層折射率之差。 為保證光纖只能進(jìn)行單模傳輸， 必須減少 光纖的芯徑。 當(dāng)芯區(qū)的鍺含量很高時， 光纖的芯徑將要非常小， 這將影響光敏 光纖與普通單模光纖的匹配性能。因此，尋求更為有效的光纖材料增敏方法具有非常重要的意義。 提高光纖 材料紫外感光特性的方法可以從以下幾個方面考慮：（1）增加光纖材料中的缺陷濃度。（2）在光纖材料中摻入具有較大紫外吸收系數(shù)的雜質(zhì)。（3）在光纖的芯區(qū)或包層中摻入適當(dāng)雜質(zhì)，盡可能增大二者之間的熱特 性失配度。目前，已經(jīng)有多種有效的光纖材料增敏方案在實(shí)驗(yàn)室應(yīng)用。 這些方案主要 分為三種，即載氫技術(shù)、光

5、纖還原法和多種摻雜。載氫增敏技術(shù)°C的氫氣中，這種方法將氫氣以分子形態(tài)擴(kuò)散入光纖的芯區(qū)。載氫光纖在收到紫外光照射的時候或者加熱時將引起氫氣的與摻鍺石英玻璃之間的化學(xué)反應(yīng)，即H2分子在Si-0-Ge區(qū)發(fā)生變化，形成與折射率有關(guān)的Ge-OH Si-OH, Ge-H, Si-H 等化學(xué)鍵和缺氧鍺缺陷中心，從而提高光纖材料的光致折射率變化，可以使任何類型的摻鍺石英光纖材料的光敏性提高 12 個數(shù)量級，并在其上寫入 高反射率的光柵。這樣可使折射率變化n比原來的變化提高兩個數(shù)量級，可 達(dá)x 10-3。另外，也可以對光纖載氘來達(dá)到光纖增強(qiáng)光敏性的目的。載氫技術(shù)的優(yōu)勢是可在任何鍺硅或無鍺光纖中生產(chǎn)

6、Bragg 光柵，而且未曝光的載氫光纖 段在通信窗口的吸收損耗可以忽略。載氫光纖的形成的折射率變化是持久的，但是由于光纖中存在未反應(yīng)的 氫，使光柵的折射率隨時間而發(fā)生變化， 引起紫外寫入光柵的 Bragg 波長的變 化。因此，載氫光纖的熱穩(wěn)定性很差， 一般在室溫下放置兩個星期其折射率深 度就下降 11%。探索提高溫度穩(wěn)定性的光纖光柵制作技術(shù)具有重要意義，一種 方法是對其進(jìn)行加速老化， 即用事后熱處理來穩(wěn)定其波長； 另一種方法是載氫 光纖先經(jīng)均勻曝光預(yù)處理再寫入光柵。光纖材料的換原性處理 由于光纖材料的光敏性與光纖材料的中的缺氧鍺缺陷濃度直接相關(guān)， 且兩者近 似地成正比關(guān)系， 因此可以通過在光纖

7、拉制中完成后用氫燈對所要曝光的光纖 段進(jìn)行“焰刷”處理。 1993 年，等人把拉制好的標(biāo)準(zhǔn)通信鍺光纖擬寫入光柵 的一段放在1700°C的氫氧焰下灼燒，使光纖在 240nm處的吸收增加。該作用 指發(fā)生在含GeO勺纖芯，對包層沒有影響。紫外照射灼燒后的光纖可得到大于 10-3 的折射率變化，使光纖材料的光敏性提高了一個數(shù)量級。用這種方法增 強(qiáng)光敏性不會產(chǎn)生折射率的飄移。 由于對曝光區(qū)段的光纖進(jìn)行處理， 因此這種 方法對兩個主要的通信窗口幾乎沒有影響。可在標(biāo)準(zhǔn)通信光纖中寫制出強(qiáng) Bragg 光柵。然而，該技術(shù)的主要缺點(diǎn)是高溫灼繞破壞了光纖，有長期穩(wěn)定性 的問題。對光纖材料進(jìn)行還原性處理的另

8、一種方法是在光纖預(yù)制棒的制作過程中施加還原性條件或者對光纖預(yù)制棒在高溫氫氣中進(jìn)行后處理使芯區(qū)的缺氧鍺缺陷 濃度增加，可將光纖材料的光敏性提高 23 倍。這種方法最大的缺點(diǎn)就是氫氣 與GeO反應(yīng)生成的OH離子將在處產(chǎn)生一個很強(qiáng)的吸收帶。這個吸收帶對光信 號在兩個主要通信窗口的傳輸具有非常不利的影響。多種摻雜在錯硅光纖材料中，摻入 B、Sn或Al等兀素可提咼光纖材料的光敏性，其中 以B/Ge雙摻雜光纖材料的光敏性最強(qiáng)，其光敏性要比含錯量相當(dāng)?shù)膯螕藉e光 纖材料要高出約一個數(shù)量級。這些光纖都可以采用MCV技術(shù)生產(chǎn)。在石英玻璃中摻入B將使物理性質(zhì)發(fā)生很大的變化，比如，摻B后石英玻璃的 熱膨脹系數(shù)增大，

9、同時熔點(diǎn)降低。 在幾百攝氏度高溫下的退火實(shí)驗(yàn)， 證實(shí)了在 B/Ge光纖的纖芯區(qū)將由于B的摻入而引入較大的應(yīng)力。利用 B/Ge 雙摻提高光纖材料光敏性最主要的有利因素是 B 的摻入能夠引 起光纖材料芯區(qū)的折射率的降低。因此， B/Ge 雙摻光纖材料可以具有較高的 鍺摻雜濃度， 同時又不引起光纖芯包折射率的增大， 從而可實(shí)現(xiàn)與普通單模光 纖的良好匹配。因此，對這種高度光敏光纖材料的研究具有很大的意義。（1）避免了對光纖材料進(jìn)行長時間且具有危險性的氫氣敏化處理。（2）可避免由于載氫增敏在光柵區(qū)域引起的羥基吸收損耗，這一損耗在長 度較大的 Chirp 光纖光柵中是十分嚴(yán)重的。（3）提高了光柵的制作效率

10、。如果對B/Ge雙摻光纖材料進(jìn)一步載氫處理，可以在教短的曝光時間內(nèi)獲 得很高的光柵反射率。預(yù)加應(yīng)力增敏技術(shù)在寫入光柵的過程中， 對摻鍺光纖施加適當(dāng)應(yīng)力， 將會提高光纖的光敏性。圖 1 表明，施加 3%應(yīng)變的應(yīng)力情況下， 可使光敏性提高 2 倍以上，而且形成的光 柵的熱穩(wěn)定性也將保持不變。 在同樣的曝光條件下寫入 Bragg 光柵時， 施加應(yīng) 力的光纖將會得到高達(dá) 18dB 的反射深度，而未加應(yīng)力的光纖的反射深度僅為 7dB,因此利用這種方法將會明顯縮短光纖光柵的寫入時間。光纖光柵的寫入方法用摻雜光纖制作光柵的方法主要有內(nèi)寫入和外寫入法。 內(nèi)寫入技 術(shù)是一個全息制作過程， 它利用光在纖芯內(nèi)部傳播

11、時形成駐波所產(chǎn)生 的雙光子吸收的原理；外寫入技術(shù)則主要有點(diǎn) - 點(diǎn)成柵技術(shù)，相干 UV 光全息干涉技術(shù)和相位掩模技術(shù)等。內(nèi)寫入法該法制作光柵同光學(xué)全息法制作光柵相似， 利用菲涅爾反射， 使 得反射光與入射光在適當(dāng)條件下干涉， 在纖芯內(nèi)部形成駐波。 由于光 致折射效應(yīng)，在沿光纖長度的波節(jié)波腹處通過曝光可以誘導(dǎo)出周期性 的折射率變化形成光柵。 這樣制作的光柵， 曝光時對裝置的穩(wěn)定性要 求很高，得到折射率變化較小，僅為 10-6，而波長不易改變，其特點(diǎn) 見表 1。由于該技術(shù)的寫入效率低，寫入的 Bragg 波長受激光寫入波 長限制等原因，制作的光柵性能太差，所以該方法已較少使用。 表 1 各種主要寫

12、入光柵方法的比較：外寫入法相對于內(nèi)寫入法， 外寫入法的形式很多，方法也更為靈活，能夠 制作各種特定波長的 Bragg 光柵。外寫入全息法1989年UTRC勺研究人員首次用紫外光全息法制成了高反射率的 Bragg 光柵，反射率可達(dá) 76%。它是在選擇適當(dāng)?shù)牟ㄩL后，使光纖芯 徑在兩束干涉光的誘導(dǎo)下發(fā)生折射率的永久性變化而形成的。 光柵的 周期由入射光的波長和兩光束之間的夾角決定，系統(tǒng)設(shè)置如圖 1。圖1 UV光全息法寫入一小段去掉包層的光纖在兩束相互垂直的誘導(dǎo)光的作用下，經(jīng)側(cè)面曝光形成光柵。利用可調(diào)諧準(zhǔn)分子泵浦染料激光器件為光源，波長 為486nm500nm經(jīng)倍頻得到244nm的UV光，圖中水銀弧燈

13、和高精 度的單色儀用來觀察Bragg光柵的反射光譜。這種光柵的側(cè)面 UV光 曝光全息法反射效率高，方便靈活，可調(diào)整入射光束的夾角和全息圖 條紋的間距來得到不同波長的 Bragg光柵。這種光柵穩(wěn)定性好，但它 對光源的相干性和光路的穩(wěn)定性要求較高。全息干涉計(jì)方法全息相干法是最早用于橫向?qū)懭酥谱?FBG的一種方法，圖2示出的是 M-Z干涉計(jì)法工作裝置示意圖。人射紫外光經(jīng)分光鏡分成兩束。經(jīng)全反射后相交于光纖上，產(chǎn)生干涉 場，形成正弦分布明暗相間的干涉條紋；光纖經(jīng)過一定時間照射，在 纖芯內(nèi)部引起和干涉條紋同樣分布的折射率變化， 從而在光纖上就寫 人了正弦分布的體光柵。干涉條紋間距如式（1）。這種方法的最

14、大優(yōu)點(diǎn)在于突破了縱向駐波法對布喇格中心反射波長的限制，可以在最感興趣的波段內(nèi)對之進(jìn)行更充分的運(yùn)用。它既行之有效，又操作簡單，所以受到普遍重視，也得到了相當(dāng)?shù)倪\(yùn)用。 采用改變兩光束夾角或旋轉(zhuǎn)光纖放置位置的方法都可以方便的實(shí)現(xiàn) 改變反射中心波長之目的，或者將光纖以一定弧度放置于相干場， 很 容易得到帶有chirp的光纖光柵。這些都是全息相干法優(yōu)點(diǎn)所在。圖2干涉計(jì)寫光纖光柵方法這種方法亦存在很大的缺點(diǎn)，給制作帶來諸多問題。首先，全息 相干對光源的空間相干性和時間相干性都有很高的要求 : 空間相干性 由激光器輸出光的橫模特性決定。 如果激光器處于多橫模振蕩， 那么 輸出光束就有較大的空間發(fā)散性， 通過

15、測定激光的近場圖和遠(yuǎn)場圖可 知: 輸出光斑是由一系列的尖峰所組成，每一尖峰的寬度約為微秒數(shù) 量級，并且是無規(guī)劃分布的， 這就說明整個輸出光束的截面內(nèi)并非全 部相干，相干區(qū)域僅是很小的一部分， 所以輸出光束的多橫?，F(xiàn)象將 嚴(yán)重影響全息相干法的效果。 另外，輸出光的縱模特性決定了它的時 間相干性。如果是多縱模振蕩，或縱模存在嚴(yán)重漂移 （ 如由溫度變化 引起） ，都將增加輸出線寬，由 可以看出， 線寬增加大大縮短了相干長度， 對全息相干法寫人效果也 極為不利，增大了光路的調(diào)節(jié)難度；其次，欲得到準(zhǔn)確的布喇格中心 反射波長，對光路的調(diào)整有著極高的精度要求，從 d和入b容易得出： 假如采用入二240nm的

16、紫外光，光纖折射率n= 1.45，那么要得到入 b =1550nm的反射中心波長，B為 12. 97 °如果光路調(diào)整使B偏差 0. 01 °,可得到中心波長偏差 入b =67. 27nm，可見制作的FBG的 中心波長已經(jīng)遠(yuǎn)離了 1550nm這說明了對光路調(diào)整B要求是極其苛 刻的。全息相干法要有一定的曝光時間, 這就要求在這一段曝光時間內(nèi)光路 保持良好的防振, 以避免波長量級的擾動造成光路錯動, 惡化相干效 果,因此要將光路中的元件都置于一個防震平臺上。 全息相干法的光 源大多為 Ar 十二倍頻和染料二倍頻激光器,并配以高質(zhì)量的相干光路。一般來說，其裝置體積都很大。外寫入單脈

17、沖法所用的內(nèi)寫入法和側(cè)面曝光全息法， 要求寫入光有足夠高的能量 密度，一般為幾百焦?fàn)柮科椒嚼迕祝毓鈺r間為數(shù)秒至幾分不等，而 且對整個系統(tǒng)的穩(wěn)定性要求極高， 需要排除諸如氣流振動、 溫度漂移、 光源不穩(wěn)定等因素的影響。 對此，研究人員提出了利用準(zhǔn)分子激光器 制作光柵的單脈沖法。 Ask-ins 等人利用該方法， 采用 Kr+F 準(zhǔn)分子激 光器作光源制作光柵，所需能量密度小(1J/cm2)，曝光時間短(20ns), 得到的光纖折射率為 10-5，最高可達(dá) 10-4，效率高，其性能見表 1 。 同以往的方法相比，該方法一次性曝光，可以免除外界的干擾，對于 制作大批量的光柵有重要的意義。 Archa

18、mbault 等人利用該方法制作 出了深度折射率調(diào)制的高反射率光柵，光柵折射率變化可達(dá)5X 10-4,反射率為65% FWHM為6GHz這是目前據(jù)文獻(xiàn)報道最窄的帶寬，其 性能見表 1。圖 2是利用該方法制作光柵的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖。圖中柱 面鏡可分別放置在 a， b 位置將兩束光匯聚在光纖上。圖 2 單脈沖寫入法裝置外寫入掩模法 主要指相位掩模法。 相位掩模是個衍射元件， 由計(jì)算機(jī)控制經(jīng)刻蝕而 成。入射的UV光經(jīng)過圖 3 相位掩模法示意圖掩模形成衍射， 衍射光側(cè)面照射光纖， 是因光敏效應(yīng)可在掩模后的不 同位置形成不同周期的光柵所致。 圖 3為用相位掩模制作光柵的一種系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖。相位掩模放在一個

19、靠近光纖的精密光刻裝置中， 掩模光柵的條紋 與光纖軸正交，正入射的UV光經(jīng)掩模后作相位調(diào)制，產(chǎn)生衍射;在入 射光方向 Talbot 距離內(nèi)形成不同的干涉條紋。在圖 3 所示系統(tǒng)中， Hill 等人采用壓制零級衍射 （約占入射能量的 5%）的方法使入射光的 正、負(fù)級衍射光發(fā)生干涉， 形成對比強(qiáng)烈的干涉條紋，對纖芯曝光形 成光柵。實(shí)驗(yàn)中用249nm的準(zhǔn)分子激光器作光源，對AndrewD型光纖 曝光，得到的光柵性能見表 1。在該方法所示的基礎(chǔ)上，用單脈沖準(zhǔn) 分子激光器能夠作為高質(zhì)量的光柵，反射率幾乎可達(dá)100%，見表 1所示。用這種方法曝光時間大大縮短， 保證了光源的時間和空間的相 干性，提高了效率

20、， 為以后在拉制光纖的同時大批量寫入光柵奠定了 基礎(chǔ)。利用零級壓制法制作光柵也可用 Nd3+:YLF 激光器作光源，經(jīng) 四倍頻后輸出UV光，由掩模調(diào)制后的誘導(dǎo)光用較短的時間就能夠制 成高質(zhì)量的 Bragg 反射光柵。該方法對于大批量地快速寫入光柵有十 分重要的參考價值。相位掩模技術(shù)的放大原理用相位掩模法制作的光纖光柵， 其周期受掩模周期和光纖折射率的控制，與入射光的波長無關(guān)。對于已有固定周期的掩模，可用一個透鏡來改變寫入光柵的 Bragg 波長，其原理如圖 4 所示。由幾何關(guān)系可知，經(jīng)過透鏡后的放大倍率可以表示為 M=（f-p-q ）（ f-p ）式中， f ，p，q分別為透鏡的焦距！透鏡與掩

21、膜的距離，以及掩膜與光纖軸間的距離。其中當(dāng)透鏡為正透鏡時， f 為正; 當(dāng)為負(fù)透鏡時， f 為負(fù)。實(shí)驗(yàn)證明，用正透鏡可以減小所建光柵的 Bragg波長，減少的大小與p,q值有關(guān)。位相光柵衍射寫人法是現(xiàn)在最有前途、使用最廣的一種方法。目前，能夠見到的位相光柵衍射相干法大致可分為四類，分別示于圖S(a), (b), (c), (d)。從對光柵的要求來看，(a), (b) 為一類，(c),(d)各為一類。它們的使用方法各不相同，對位相光柵的工藝要求也 有高低之別，但都是為了使位相光柵的衍射光相交而產(chǎn)生高質(zhì)量的干 涉場，以便有效地實(shí)現(xiàn)FBG的制作。在(a), (b)中，要求人射光垂直人射位相光柵，根據(jù)

22、光柵方程可得，人射角B =0o時，有dsin 0 =mU, d為位相光柵柵距，©為衍 射角。顯然，士 1級衍射光發(fā)生相干，則條紋間距為 可見正入射并利用正負(fù)一級衍射光產(chǎn)生相干時，所得條紋間距總等于位相光柵距的一半，而與人射光波長無關(guān)，這一點(diǎn)正是該方程的優(yōu)點(diǎn) 所在。圖(c)是斜入射利用0級和一 1級衍射光產(chǎn)生相干的示意圖，這種情況較正人射要復(fù)雜一些，由光柵方程(8)可得血0_匚 + sin = 2s in(10)所以得到兩衍射光產(chǎn)生的干涉場條紋間距為:從圖6中可以看出，當(dāng)光纖與位相光柵出射面緊貼時，經(jīng)與干涉條紋有夾角 所以有光纖光柵柵距為：從上面的分析可以看出，在位相光柵近場干涉場中，

23、士1級衍射光相 干條紋間距為d /2，而0級和1級衍射光相干條紋間距為d,更高級 衍射光相干條紋間距又不相同，這樣在光纖上就會存在多組條紋不同 間距的條紋，顯然對于制出高質(zhì)量的 FBG是極不利的。因此，必須對 位相光柵參數(shù)提出特殊要求，才可能避免其近場中多套相干條紋的混 雜。為消除光的影響，必須對位相光柵的刻蝕深度有嚴(yán)格要求。圖4中d是在位相光柵法上的改進(jìn)方法，紫外光首先經(jīng)位相光柵，產(chǎn) 生士 1級，這二光束在矩形棱鏡內(nèi)部反射而在底面產(chǎn)生干涉場，在光纖內(nèi)寫出光柵。這個技術(shù)對位相光柵產(chǎn)生的 0級消除不是十分苛刻， 因?yàn)榭臻g濾波將其消除。這方法很穩(wěn)定，允許較快地改變，是非接觸 式，設(shè)備亦較小型。分波

24、面干涉法采用分波面干涉法可以實(shí)現(xiàn) FGB的制作，相比之下，它較全息相干法 結(jié) 構(gòu) 上 更 為 簡 單，可(a)(b)采用更少或更靈活的光學(xué)元件。 圖 4 中示出了三個棱鏡分波面法。 圖中， (a) 是一端為斜面的長方棱鏡； (b) 是直角三角棱鏡； (c) 是等腰 三角棱鏡。(c)圖 (a), (b) 中紫外光束從斜面人射，調(diào)節(jié)光束位置，使 1/2 光束從 棱鏡反射，在底面和另 1/2 光束形成干涉場。光纖緊貼底面，進(jìn)行曝 光，從而將光柵寫人光纖纖芯上。這種方法制得的光柵距為a 為晶體人射斜面與水平面的夾角， n1 為對應(yīng)人射波長的晶體的照射 率。由此可見， 只需控制人射斜面的傾角，就可以得到

25、所需的光柵周 期。等腰三角棱鏡法在 (c) 圖中紫外光束從棱鏡人射，干涉場在棱鏡 底面產(chǎn)生，光纖置于底面附近，得到的光柵柵距為式中，B為棱鏡的下角。計(jì)算發(fā)現(xiàn)，在入b=1550nm時，a=24. 5：若a角有0. 1的偏差， 偏 約2nm對應(yīng)入b偏差約6nm可見這種方法較前面的 M-Z干涉法，對 角度調(diào)整的要求較低，同時光路亦簡單。分波面法 : 雖然兩光束光程很小，從相干性要求看，對光束的空間相 干性亦有較高的要求，也必須對激光光束進(jìn)行預(yù)先橫模優(yōu)化。逐點(diǎn)寫人法這是一種非相干寫人技術(shù)。 利用聚集光束在光纖上逐點(diǎn)曝光而形 成光柵，結(jié)構(gòu)如圖 7 所示。每寫一個條紋，必須移動光纖。由于 L 很 小，因此

26、微電機(jī)移動距離也很小，是小于 I卩m量級的。這是極苛刻 的，因而一般用此法制作長周期光柵。也可用逐點(diǎn)諧波法，即電機(jī)每 移動一步，步距是光柵柵距的幾倍， 以降低對電機(jī)和傳動機(jī)構(gòu)的要求。 這種方法依據(jù)從高階布喇格光柵方程 2n = m入b。得到。 其他寫入光柵的主要方法 在未來的光纖通信和光纖傳感領(lǐng)域中， 光纖光柵有著巨大的應(yīng)用潛 力。為快速有效地在光纖上寫入光柵，提出了許多方法，如在光纖拉 制生產(chǎn)同時寫入光柵的在線寫入法，以及用于模式轉(zhuǎn)換的點(diǎn) - 點(diǎn)式光 柵寫入法。在線光柵寫入法寫入光柵時， 用一定帶寬的脈沖準(zhǔn)分子激光器作為光 源，光束經(jīng)由一系列反射鏡的反射，經(jīng)過一定的距離，到達(dá)制作光柵 的位置

27、，讓相干光照射在光纖上形成全息圖， 通過控制落在光纖上的 全息圖尺寸和拉制光纖時光纖的移動速度， 在極短的時間內(nèi)可以在同 一光纖上寫入多個光柵。 實(shí)驗(yàn)表明， 光柵的反射率與拉制光纖的速度 及脈沖能量有關(guān)，脈沖能量越大，反射率越高。用這種方法制作光柵 的關(guān)鍵是光源光束截面的質(zhì)量要好。 基于大批量生產(chǎn)的在線光柵寫入法是在光纖拉制過程中未包層以前 在纖芯建立光柵， 再將光柵的纖芯包層制成光纖， 用這種方法制作光 柵，快速經(jīng)濟(jì)，在準(zhǔn)分布式傳感和復(fù)用傳感網(wǎng)絡(luò)中有廣闊的應(yīng)用前景。 在此基礎(chǔ)上又發(fā)展出在一根光纖上寫入不同 Bragg 波長光柵的新技 術(shù)，可以在一定范圍內(nèi)調(diào)節(jié)反射鏡的角度使兩束干涉光之間的夾角

28、發(fā) 生改變，從而得到不同 Bragg 波長的光柵。據(jù)文獻(xiàn)報道，在光纖拉制 過程中用準(zhǔn)分子激光器 1h 內(nèi)可以寫入約 450個光柵，同時可以通過 計(jì)算機(jī)自動控制反射鏡傾角建立有不同 Bragg 波長光柵組成的光纖光柵陣列模式轉(zhuǎn)換的光柵寫入方法， 即點(diǎn)- 點(diǎn)曝光寫入法， 其工作原理是 : 用狹 縫控制光敏光纖的曝光寬度 （曝光寬度與狹縫寬度相同 ） ，光纖上的點(diǎn) 由于光照而使折射率有所變化， 用準(zhǔn)分子激光器作光源， 點(diǎn)曝光后沿 光纖軸移動適當(dāng)距離， 再對另外一點(diǎn)曝光， 這樣逐點(diǎn)曝光可以在一段 光纖上建立光柵結(jié)構(gòu)。 利用該技術(shù)可通過控制曝光點(diǎn)間的相互寬度來 建立周期性或非周期性的光柵結(jié)構(gòu)。 使用這種

29、技術(shù)方便靈活， 可實(shí)現(xiàn) 對不同波長的控制，但是它對機(jī)械傳動精度的要求極高。結(jié)語：光纖 Bragg 光柵的應(yīng)用十分廣泛。 它既可作為窄帶濾波器用于 波分復(fù)用， 也可作為寬帶的高反射鏡構(gòu)成光纖激光放大器， 同時也可 作為敏感元件進(jìn)行傳感， 而新發(fā)展的啁啾光柵則可作為色散補(bǔ)償元件 在光通信中得到應(yīng)用。 國外對光纖 Bragg 光柵的研究正方興未艾， 國 內(nèi)也已經(jīng)開始在此方面的研究， 上海光機(jī)所、 華南師范大學(xué)等單位制 作出了高性能的光纖光柵， 這必將推動我國光纖通信和光纖傳感技術(shù) 的進(jìn)一步發(fā)展。我們相信隨著新工藝、新方法的出現(xiàn)，光纖 Bragg 光 柵將在未來得到更廣泛的發(fā)展和應(yīng)用。光纖光柵的制備光

30、纖光柵的分類光纖光柵按折射率變化周期的長短大體可分為兩類1）短周期光纖光柵（FBG,也叫反射或布喇格光柵）：光柵周期一般為零 點(diǎn)幾個微米， 耦合發(fā)生在正向與反向傳輸?shù)哪Ｊ街g， 它的一個重要 特性是將某一頻段內(nèi)的光反射回去，如圖 4 所示。2）長周期光纖光柵（LPG,也叫傳輸光柵）:光柵周期在100Lm以上，耦 合發(fā)生在同向傳輸?shù)哪Ｊ街g，它的特性是將導(dǎo)波中某頻段的光耦合 到包層中損耗掉而讓其他頻段的光通過， 如圖5所示。因?yàn)殚L周期光 纖光柵的出現(xiàn)較晚，其理論分析及實(shí)際應(yīng)用還有待于進(jìn)一步的發(fā)展。圖4短周期光纖光柵（m為衍射級數(shù)）圖5長周期光纖光柵光纖光柵按常見的折射率分布大體可分為周期性光纖光

31、柵和非 周期性光纖光柵。周期性光纖光柵也叫均勻光纖光柵，而非周期性光 纖光柵又稱為啁啾光纖光柵（chirpedgrati ngs），又可分為線性Chirped光柵、Taper型光柵、Morie型光柵和Blazed型光柵等類型。周期性光纖光柵的制作方法目前，制作周期性光纖光柵的方法大致可分為4類:縱向駐波干涉法、橫向全息曝光法、點(diǎn)光源寫入法、位相母板復(fù)制法。1）縱向駐波干涉法。這是加拿大通信研究中心的K。0。Hill等人首次發(fā)現(xiàn)光纖光敏性的方法。它利用注入光纖的入射光和從光纖另 一端面返回的反射光在光纖內(nèi)形成駐波， 經(jīng)過一定時間曝光后使光纖 芯的折射率形成周期性分布而制成光纖光柵。駐波干涉法制作

32、光纖光 柵的優(yōu)點(diǎn)是裝置較簡單，缺點(diǎn)是 Bragg反射波長僅由寫入光波長決 定，而且寫入效率低，光柵很長（Hill的實(shí)驗(yàn)中光柵長為1m）。2）雙光束全息干涉橫向?qū)懭敕?。這是 1989年美國東哈特福德聯(lián)合技術(shù)研究中心的 G Meltz等人首先實(shí)現(xiàn)的。將一小段摻錯光敏裸光纖在兩束相干紫外光束交疊區(qū)域所形成的干涉場中曝光， 引起纖芯 折射率的周期性擾動，從而形成光柵。與縱向駐波干涉法相比，該寫 入法寫入效率大大提高， 并且可以通過改變兩干涉光束之間的夾角來 調(diào)整光柵的周期，易于獲得所希望的Bragg反射波長。但這種方法也 有其缺點(diǎn): 一是對光源的相干性要求較高，二是對系統(tǒng)的穩(wěn)定性要求 較高。3) 點(diǎn)光

33、源寫入法。 這種方法是利用一點(diǎn)光源， 沿光纖長度方向等 間距地曝光， 使光纖芯的折射率形成周期性分布而制成光纖光柵。 這 種方法的優(yōu)點(diǎn)是靈活性高，周期容易控制，可以制作變跡光柵 ; 對光 源的相干性沒有要求。 缺點(diǎn)是由于需要亞微米間隔的精確控制， 難度 較大，而且受光點(diǎn)幾何尺寸限制，光柵周期不能太小，適于寫入長周 期光柵。4) 相位母板復(fù)制法。這種方法是將光敏光纖貼近位相光柵母板， 利用位相光柵母板近場衍射所產(chǎn)生的干涉條紋在光纖中形成折射率 的周期性擾動， 從而形成光纖光柵。 用相位母板復(fù)制法制作光纖光柵 的優(yōu)點(diǎn)是 : 工藝簡單，重復(fù)性好，成品率高，便于大規(guī)模生產(chǎn) ; 光柵周 期與曝光用的光源

34、波長無關(guān)。 缺點(diǎn)是母板制作成本較高， 一塊母板只 能制作一種固定周期的光纖光柵， 但用光學(xué)系統(tǒng)放大或拉伸光纖的辦 法也可制作周期稍有不同的光柵。長周期光纖光柵的制作 長周期光纖光柵的制作現(xiàn)在主要有以下幾類方法 :紫外光致折變圖 6 紫外光透過振幅掩模板制作光柵示意圖圖 7 長周期光纖光柵傳輸譜微彎變形韓國的一個小組提出了一種利用電弧使光纖發(fā)生微彎而形成長 周期光纖光柵的方法。如圖 8(a) 所示，剝除涂覆層的光纖緊貼在一 個周期性石英槽上，對架在槽上的部分用電弧加熱，由于重力作用， 在槽處的光纖會發(fā)生微彎。 這樣逐點(diǎn)用相同的電流進(jìn)行加熱， 在光纖 上引入一個周期與石英槽周期相同的周期性微彎結(jié)構(gòu)

35、。 這種結(jié)構(gòu)的長 周期光柵的傳輸譜特性如圖 8(b) 所示，圖中 a、 bc 三條曲線分別是 光柵長為50、65、75個周期的譜特性，光柵周期為 600Lm這種制 作方法很簡便、容易控制， 光柵周期取決于石英槽的周期，還可以根 據(jù)需要調(diào)整電弧電流的大小和光纖被加熱的長度來控制光柵的譜特 性，而且這種方法可以應(yīng)用于任何種類的光纖。圖 8 (a) 局部加熱微彎制作長周期光纖光柵的示意圖及 (b) 其傳輸譜特性殘余應(yīng)力釋放在芯徑是純二氧化硅、 包層內(nèi)摻氟的光纖中， 被拉伸時由于光彈 效應(yīng)在高粘度的芯徑區(qū)引入了殘余應(yīng)力，折射率會降低。當(dāng)用火焰、 電弧或高功率激光退火時，可以很容易地將芯徑內(nèi)殘余的應(yīng)力釋

36、放 掉，芯徑的折射率又可以恢復(fù)到原來的水平，此過程如圖 9(a) 所示。 如果對有殘余應(yīng)力的光纖進(jìn)行逐點(diǎn)周期性退火， 就可以在光纖芯徑內(nèi)形成周期性折射率變化，從而形成光柵。用這種方法制作的長周期光 纖光柵的傳輸譜特性如圖 9(b)所示。雖然這種方法只適用于特殊的 光纖，但制作方法比較簡單，而且這種長周期光纖光柵具有較好的溫 度特性，特別是高溫穩(wěn)定性較好，可以用來做高溫下的溫度傳感器。圖9 (a)殘余應(yīng)力釋放制作長周期光纖光柵原理示意圖及 (b)傳輸譜31200L30014001S001600波長Cnm>特性 >圖10 (a)熔融拉錐方法制作長周期光纖光柵示意圖和(b)傳輸光譜熔融拉

37、錐法還有一種是利用制作耦合器的熔融拉錐工藝來制作長周期光纖光柵。如圖10(a)所示，在用高功率激光、電弧或火焰對光纖進(jìn)行局 部加熱的同時， 對光纖施加一定的應(yīng)力， 使得光纖芯徑發(fā)生周期性變 化，從而形成光柵。圖 10(b) 是用這種方法制作的長周期光纖光柵的 傳輸譜。這種方法制作的控制難度較大， 所以有人在制作前先在光纖 上刻槽然后再加熱來實(shí)現(xiàn)更精確的波長和帶寬控制。高頻CO2激光脈沖寫入法圖11為光柵制作系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖，將普通光纖的涂覆層剝掉50mm左 右，水平放置在CO2激光器聚焦透鏡的焦平面上，由于光纖在CO2激 光加熱過程中可能產(chǎn)生物理延長， 因此，需要懸掛輕物使其保持恒定 的軸向應(yīng)力，從

38、而始終處于水平狀態(tài)。使用寬帶光源做輸入，光譜儀 用來監(jiān)測光柵譜線的變化。關(guān)鍵設(shè)備是高頻C02激光器，全功率為10W制作光柵時使用的工作頻率為5kHz,由于單脈沖激光能量固定， 對光柵的加熱是激光釋放時間內(nèi)多脈沖的累積效應(yīng)， 可以通過改變激 光脈沖的釋放時間來控制激光的能量。圖11高頻CO2激光脈沖寫入系統(tǒng)激光頭的掃描振鏡可以完成二維掃描，激光束通過焦距為100mm勺透 鏡聚焦，產(chǎn)生50Lm左右的光斑。在制作過程中，預(yù)先在計(jì)算機(jī)中繪 制光柵圖樣,之后由計(jì)算機(jī)根據(jù)此圖樣控制激光器的二維掃描振鏡, 先使激光脈沖沿光纖橫向掃描,再按光柵圖樣要求沿光纖軸向移動, 依次逐點(diǎn)掃描。由于激光束在光纖某點(diǎn)上一次

39、曝光難以達(dá)到制作要 求,所以要依照上述流程反復(fù)掃描, 直到制作出滿意的光柵 1 實(shí)際制 作中選用的是康寧SMF228光纖，選取的光柵周期為 600,周期數(shù)為 60,光柵中央的間隔為300,光柵總的長度為35。7mm制作的PSLPG 譜圖如圖12所示。在波長為15201570nm和16101670nm范圍內(nèi)分 別呈現(xiàn)出相移光柵的圖樣，相移波段的通帶中心波長分別為 1546nm 和 1640nm。圖 1 2光纖光柵譜圖非周期性光纖光柵的制作方法非周期性光纖光柵又稱為啁啾光柵 (chirpedgratings) ，其反射 帶寬比均勻周期的 Bragg 光柵寬很多，可用于光通信中超高速率色散 補(bǔ)償、超

40、短脈沖壓縮或光柵傳感器中。 啁啾光柵的制作方法常見的有 以下幾種:1) 兩次曝光法。這種方法可采用較簡單的制作均勻光纖光柵的曝 光光路。第一次曝光在光纖上并不形成光柵， 而是僅形成一個漸變的 折射率梯度，第二次曝光過程則是在第一次曝光區(qū)域上繼續(xù)寫入周期 均勻的光柵，兩次效應(yīng)迭加便構(gòu)成了一個 Chir 光柵。這種方法的優(yōu) 點(diǎn)是利用了制作均勻光柵的曝光光路，使得制作方法大大簡化。2) 光纖彎曲法。這是在均勻光柵中引入光纖的機(jī)械變形，形成 Chirp 光柵的一種方法。由于光纖的彎曲角度漸變，造成光柵的周期 漸變。這種方法引入的 Chirp 量不能過大，否則柵齒傾斜，會引起導(dǎo) 模耦合成包層模而造成附加

41、損耗。3) 錐形光纖法。這是利用錐形光纖形成 Chir 光柵的一種方法。 可在錐形光纖兩端施加應(yīng)力發(fā)生形變， 然后寫入均勻周期的光柵， 應(yīng) 力釋放后， 由于錐體各部分的伸長形變不同， 造成光柵周期的軸向發(fā) 生均勻變化，形成 Chirp 光柵。也可先在錐形光纖上寫入均勻光柵，然后再施加應(yīng)力得到相同的效果。4) 應(yīng)力梯度法。與錐形光纖法原理相同， 只是應(yīng)力大小是通過將 光纖粘在底座上的膠含量來調(diào)節(jié)。 其優(yōu)點(diǎn)是可以分別調(diào)節(jié)中心波長和 光柵的帶寬這對于制作高性能的色散補(bǔ)償器具有重要的意義。5) 復(fù)合 Chirp 光柵法。將一列不同周期的均勻光柵順序?qū)懺诠饫w 上，它最大限度地應(yīng)用了制作均勻光纖光柵的工藝

42、簡單性， 具有很大 的靈活性。6) Chirp 光柵的全息干涉法。這種制作 Chirp 光柵的基本原理是 通過在雙光束全息光路系統(tǒng)中加入柱面鏡， 使兩束光的干涉角度沿著 光纖軸向發(fā)生連續(xù)變化，從而造成光纖的纖芯折射率發(fā)生周期性漸 變，形成 Chirp 光纖光柵。 此外，用相位母板法也可制作啁啾光柵， 曝光時使光纖與相位母板之 間成一傾斜角， 從而使光纖光柵的周期沿光纖 z 軸方向變化， 形成啁 啾光柵。也可以在制作母板時使其周期不均勻， 用這樣的母板也可制 作啁啾光柵。近年來，國內(nèi)外還報道了一些新的光纖光柵制作方法 : 直接寫入法，在線成柵法，光纖刻槽拉伸法，微透鏡陣列法，用聚焦 二氧化碳激光

43、器寫入長周期光纖光柵法， 移動平臺法， 用聚焦離子束 寫入光纖光柵等。幾種特殊光纖光柵的制作1978年開始研究FBG當(dāng)時制作用縱向駐波寫人法。這種方法， 柵距不能變，寫人效率很低，折射率調(diào)制深度小，F(xiàn)BG特性不好，因此使FBG得不到重視，并使這一技術(shù)發(fā)展很慢。自從1989年開始用 側(cè)向全息寫人法后，F(xiàn)BG技術(shù)得到很大發(fā)展。人們提出并實(shí)驗(yàn)了許多 光柵的制作方法，都制出了滿足要求的 FBG用紫外光制作FBG的原 理如圖 13 所示。圖13用紫外光束制作FBG光柵兩束相干紫外光產(chǎn)生干涉場，形成正弦分布明暗相間的干涉條 紋，光纖置于干涉場中。經(jīng)過一定時間的照射，在纖芯內(nèi)引起和干涉 條紋同樣分布的折射率

44、變化，光纖芯上就寫上了正弦分布的體光柵。 干涉條紋的間距為 ：d /(2sin ) (1)式中入為照射光波長，2 B為兩光束的夾角。在光纖纖芯上光柵周期 和干涉條紋間距 d 完全一樣。顯然，可以通過調(diào)節(jié)角度。而得到任意 的光柵周期，從而得到不同的入b。旋轉(zhuǎn)光纖使其和干涉條紋成一定 角度，便得到閃爍光柵，實(shí)現(xiàn)符合要求的相干光場。根據(jù)光纖光柵的波矢方向、空間周期分布、及周期大小，可分為四 種基本類型，即光纖 Bragg 光柵、閃耀光纖光柵、啁啾光纖光柵和長 周期光纖光柵。若進(jìn)一步對光柵的折射率分布及其調(diào)制深度進(jìn)行調(diào) 制，在四種光柵類型的基礎(chǔ)上可以分為多種衍射光纖光柵類型， 即超 結(jié)構(gòu)光纖光柵、多重

45、寫入光纖光柵、相移光纖光柵、 Moire 光纖光柵 和變跡光纖光柵等。光纖 Bragg 光柵光纖 Bragg 光柵是最早發(fā)展起來的光纖光柵， 也是應(yīng)用最廣泛的光纖 光柵。光纖 Bragg 光柵的折射率呈固定的周期性調(diào)制分布， 即調(diào)制深 度與光柵周期均為常數(shù)， 光柵波矢方向與光纖軸線方向相一致， 參見 圖。當(dāng)光經(jīng)過光纖 Bragg 光柵時， 對滿足 Bragg 相位匹配條件的光產(chǎn) 生很強(qiáng)的反射；對不滿足 Bragg 條件的光，由于相位不匹配，只有很 微弱的部分被反射回來。 該類光纖光柵在通信和傳感領(lǐng)域均有廣泛的 應(yīng)用。在光纖 Bragg 光柵中，折射率的縱向剖面可表示為式中 n0 光纖纖芯的平均

46、折射率；n 導(dǎo)致折射率擾動的數(shù)量（典型值為 10 5 : 10 3）；z沿光軸的縱向距離在相位掩模法中，光纖Bragg光柵可在相位掩模在近場形成均勻分布 的紫外干涉條紋制作，參見圖。目前，作為商品用的光纖 Bragg 光柵，其典型的技術(shù)數(shù)據(jù)如下：（1）中 心波長： 980nm， 1020nm， 1550nm。（ 2）波長準(zhǔn)確度：。（ 3）反射率： 099%。（4）帶寬： %nm。（5）插入損耗： 。但有時光纖 Bragg 光柵需要有較長的光柵長度（典型的可達(dá)幾十厘 米）。平面波導(dǎo)陣列布喇格光柵 利用空間頻率不同的雙光束干涉圖樣以一定的夾角先后兩次或 兩對雙光束同時輻照體塊光敏感材料， 在其中產(chǎn)

47、生兩種周期性折射率 分布，兩種分布的排列方向相互垂直。 這種結(jié)構(gòu)可以作為平面波導(dǎo)陣 列布喇格光柵， 其中與低、 高空間頻率的干涉圖樣對應(yīng)的結(jié)構(gòu)分別作 為平面波導(dǎo)陣列和布喇格光柵， 每個波導(dǎo)上都有布喇格光柵。 在低頻 干涉圖樣寫入平面波導(dǎo)陣列的基礎(chǔ)上， 利用高頻干涉圖樣以不同角度 多次曝光可以在波導(dǎo)中寫入多重布喇格光柵， 從而形成平面波導(dǎo)陣列 多重布喇格光柵。其典型結(jié)構(gòu)與制作方法如圖 14 所示，( a)(b)圖 14 平面波導(dǎo)陣列布拉格結(jié)構(gòu)及光輻射制作方法 其中圖 14(a) 為制作平面波導(dǎo)陣列的示意圖，圖 14(b) 為在平面波導(dǎo) 陣列中通過透射全息和鄰面照射法制作布喇格光柵的示意圖， 根據(jù)

48、需 要也可以通過反射全息法制作相應(yīng)的布喇格光柵。這種新的平面波導(dǎo)陣列布喇格光柵結(jié)構(gòu)， 可以通過全息光輻照方 法在光敏感材料中形成這種結(jié)構(gòu)。 這種結(jié)構(gòu)在波導(dǎo)平面內(nèi)具有很好的 導(dǎo)波衍射行為， 其衍射光具備布喇格衍射的基本特性。 根據(jù)全息存儲 的角度復(fù)用特性， 還可以在這種平面波導(dǎo)陣列中制作衍射不同波長的 多重布喇格光柵， 因此有可能用于波分復(fù)用系統(tǒng)。 在 LiNbO3 晶體中利 用雙光束干涉圖樣寫入的陣列波導(dǎo)密度可達(dá) 70mm-1 ，如果每個波導(dǎo)中 都寫入多重布喇格光柵， 則在一塊不大的光敏感材料中就可以形成大 量的光學(xué)窄帶濾波器。 因此以平面波導(dǎo)陣列分層并在其中形成多重布 喇格光柵結(jié)構(gòu)，有可能用

49、于制作 UDWD系統(tǒng)中的MUX/DEMUX器件。 進(jìn)一步提高激光功率密度或改變激光波長，該方法也能被用于在玻 璃、聚合物等其他體塊光敏材料中制作出類似器件。 這種類型的光柵 具有很好的應(yīng)用前景。利用光纖光攝可以制作的部分功能性器件： 國外這方面的研究工作已經(jīng)展開并取得了許多成果， 制造了一些 光纖光柵器件，我國一些科技人員也開始了這方面的研究工作。(1) 窄帶帶阻濾波器圖 1 示出的窄帶帶阻濾波器帶寬為 0. 43nm ，反射率為，多個不同 波長的這種光纖光柵串聯(lián)， 可用于波分復(fù)用器， 反射分離不同的波長， 它比傳統(tǒng)的光柵及棱鏡波分復(fù)用器優(yōu)異的多， 無論是分辨率和體積尺 寸，它們都是與之無法相

50、比的。(2) 寬帶帶阻濾波器圖2示出的帶阻濾波器帶寬達(dá)12nm反射率達(dá)99%它可用于激光 放大器泵浦光反射鏡， 提高泵浦效率， 又可降低輸出光中泵浦光對信 號光的干擾，其干擾可降低 30dB。(3) 梳狀帶阻濾波器所制出的濾波器約有 5 個不同反射波長， 各波長間距為，反射率為30-95%,每個反射峰帶寬約為0. 05nm,如圖3所示。它也可用于波 分復(fù)用器，反射分離不同的波長。(4) 窄帶帶通濾波器如圖 4 示出的濾波器，其反射率大于 99%，反射帶寬約，其中的窄 帶帶通寬度 100MHz。(5) 色散補(bǔ)償起器它能夠?qū)?biāo)準(zhǔn)通信光纖中1549nm波長的光色散20ps/nm km有-19ps/n

51、m - km的補(bǔ)償。用這一簡單的光柵器件就能對光纖色散幾乎是完全地補(bǔ)償，意義是很大的。特性如圖 5 所示。(6) 偏振模式轉(zhuǎn)換器其性能已達(dá)到轉(zhuǎn)換效率 89%，見圖 6。(7) 光纖激光器 早期我們做過這方面的工作理論上對摻餌光纖激光器的諧振腔作了 設(shè)計(jì)，實(shí)驗(yàn)上采用半外腔式 F-P 諧振腔，輸出幾百微瓦波長 1536nm 的激光。光纖兩端面拋光、鍍膜在工藝上是非常困難的，故只是原 理性的研究，未能實(shí)用化。如采用光纖光柵技術(shù)則很容易實(shí)現(xiàn)光纖 激光器，有可能取代二極管激光器作為信號源。與二極管激光器相 比，光纖激光器具有較高的光輸出功率、較低的相對強(qiáng)度噪聲 (RIN ) ，極窄的線寬以及較寬的調(diào)諧范圍。光纖激光器的單模輸出 可達(dá)10mV以上，其RIN為發(fā)射噪音極限。光纖激光器的線寬